Вакуумные и плазменные приборы и устройства.-4

Автор и составитель: Аксенов А.И.

Вакуумные и плазменные приборы и устройства = Вакуумные и плазменные приборы и устройства: методические указания к лабораторным работам

для студентов направления подготовки: 11.03.04 - «Электроника и наноэлектроника» (профиль Квантовая и оптическая электроника).

Томск 2018. – 85с.

2

Оглавление

Исследование индикаторной панели ГИП 32 х 32 ……………………….77

1.Введение…………………………………………………………………..77

2.Теоретическая часть……………………………………………………..77

2.1Контрольные вопросы…………………………………….…...83

3.Экспериментальная часть………………………………………………..83

3.1Задания……………………………………………………………….83

3.2Схема для снятия характеристик ГИП …………………………….83

3.3Порядок выполнения работы ………………………………………84

3.4Обработка результатов измерений…………………………………84

3.5Содержание отчета………………………………………………….85

4

Электронно-лучевая трубка с электростатическим управлением

1.Введение

Всовременной измерительной технике широко применяются осциллографические измерительные устройства, т.е. устройства, использующие в качестве индикатора электронно-лучевую трубку. К таким устройствам относятся электронно-лучевые осциллографы, измерители временных интервалов, измерители характеристик электронных приборов и др.

Внастоящей работе изучаются свойства основных элементов осциллографической электронно-лучевой трубки. Исследуются основные характеристики электронного прожектора. Измеряется чувствительность отклоняющей системы трубки. Рассчитывается чувствительность трубки к отклонению и сравнивается с экспериментальными данными

2.Теоретическая часть

2.1 Устройство осциллографической трубки

Осциллографическая трубка – это прибор, предназначенный для

преобразования электрического сигнала в световое изображение с помощью

тонкого электронного луча, направляемого на люминесцирующий экран.

На рисунке 2.1. показана схема устройства трубки с электростатической фокусировкой и электростатическим отклонением луча.

5

Рисунок 2.1. Схема устройства осциллографической трубки П – подогреватель, К – катод, М – модулятор, УЭ – ускоряющий электрод,

А1 – первый анод, А2 – второй анод, У – пластины вертикального отклонения, Х – пластины горизонтального отклонения, А3 – третий анод, Э – экран.

Источником электронов в трубке является оксидный подогревный катод.

Оксидный слой нанесен на наружной стороне донышка никелевого цилиндра,

внутри которого помещен подогреватель. Управляющий электрод (модулятор)

представляет собой цилиндр, прикрытый диском с отверстием. Модулятор имеет отрицательный по отношению к катоду потенциал и служит для управления током пучка и, следовательно, управляет яркостью свечения пятна на экране трубки. Фокусирующая система трубки обычно состоит из двух линз.

Первая линза, называемая линзой предварительной фокусировки, представляет собой иммерсионный объектив. Первая линза является короткофокусной. В эту линзу входит катод, модулятор и ускоряющий электрод, имеющий положительный потенциал. Иммерсионный объектив представляет собой своеобразный триод, в котором изменения потенциала модулятора регулируют ток, отбираемый с катода, что аналогично действию управляющей сетки в триоде.

6

1 – Uа2=1 кВ

2 – Uа2=2 кВ.

Рисунок 2.2. Модуляционная характеристика

Основное отличие первой линзы прожектора от триода заключается в неравномерном распределении тока по катоду прожектора. При изменении напряжения модулятора изменяется не только действующее напряжение в плоскости модулятора, но и величина поверхности отбора электронов с катода.

Зависимость тока катода от напряжения модулятора называется модуляционной характеристикой (рисунок 2.2.). Напряжение модулятора,

соответствующее прекращению прохода электронов через модулятор

(запиранию прожектора), называется запирающим напряжением.

В общем, виде формула для тока катода может быть записана в следующем виде

Коэффициент y для прожектора рассматриваемого типа обычно равен 52 .

Величина запирающего напряжения зависит от геометрических размеров элементов иммерсионного объектива и от напряжения ускоряющего электрода.

Запирающее напряжение можно определять по формуле Гайне.

где U з – запирающее напряжение; Ua 2 – ускоряющее напряжение; D – диаметр отверстия в модуляторе; – толщина диафрагмы модулятора; Iкм – расстояние катод–модулятор; Iмy – расстояние модулятор–ускоряющей электрод.

Вторая линза прожектора является главной проекционной линзой и служит для создания изображения объекта (кроссовера) на экране электронно-

лучевой трубки. Вторая линза образована тремя электродами и представляет собой симметричную (одиночную) линзу. Линза образуется ускоряющим электродом, первым анодом и вторым анодом. Потенциалы крайних электродов линзы равны, а, следовательно, равны и фокусные расстояния линзы.

Симметричная линза, формирует электронное изображение, не изменяя энергии электронного пучка. Вторая линза является длинофокусной. Фокусирование пятна на экране осуществляется изменением потенциала первого анода,

который обычно ниже, чем потенциал второго анода. Для лучшей фокусировки необходимо работать при малых токах пучка и при повышенном напряжении на втором аноде.

Все электроды прожектора трубки питаются от одного общего источника через делитель напряжения.

Для отклонения сфокусированного электронного пучка за вторым анодом расположены перпендикулярно друг другу две пары отклоняющих пластин.

Наличие двух пар взаимно-перпендикулярных отклоняющих пластин обеспечивает возможность смещения пятна в любую точку экрана.

8

В осциллографических трубках чаще применяют однократно-изогнутые пластины. На рисунке 2.3. показана форма однократно-изогнутых пластин.

Рисунок 2.3 – Однократно – изогнутые отклоняющие пластины

В таблице показаны размеры отклоняющих пластин трубки 13ЛО37

В исследуемой трубке 13ЛО37 используется принцип послеускорения,

который позволяет сохранить высокую чувствительность и яркость. В трубках этого типа электроны пучка, ускоренные сначала небольшим напряжением второго анода, отклоняются при высокой чувствительности, а затем отклоненный пучок дополнительно ускоряется полем третьего анода.

Потенциал третьего анода больше потенциала второго анода. Электрод послеускорения (третий анод) представляет собой проводящее покрытие из аквадага, нанесенное на коническую часть баллона. В некоторых осциллографических трубках третий анод делают из нескольких секций, что позволяет значительно уменьшить искажения вносимые системой послеускорения.

9

2.2 Параметры осциллографических трубок

осциллографических трубок, являются:

1)чувствительность к отклонению;

2)разрешающая способность;

3)скорость записи;

4)частотная характеристика отклоняющей системы;

5)линейность отклонения.

2.2.1.Чувствительность к отклонению

Чувствительностью трубки к отклонению называется отношение

величины отклонения пятна на экране к величине отклоняющего напряжения.

Чувствительность показывает, на сколько миллиметров перемещается пятно на экране при отклоняющем напряжении в один вольт.

Обозначения, принятые в формуле (2.4), показаны на рисунке 2.3, а

размеры отклоняющей системы в таблице.

2.2.2. Разрешающая способность

Разрешающая способность характеризует количество информации,

которое может содержать экран. Под разрешающей способностью понимают число строк с шириной, равной ширине пятна укладывающихся без перекрытия на рабочем участке экрана трубки. Диаметр пятна, а, следовательно, и

10